[發明專利]一種含有磺酸基的聚酯型羧酸類減水劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210210294.1
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102731009A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 馬清浩
• 申請（專利權）人: 馬清浩
• 主分類號: C04B24/16
• 分類號: C04B24/16;C08F290/06;C08F220/06;C08F228/02;C04B103/30
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技術領域

本發明涉及一種混凝土用外加劑及其制備方法，尤其涉及一種含有磺酸基的聚酯型羧酸類減水劑及其制備方法。

背景技術

減水劑又稱為分散劑或塑化劑，由于使用時可使新拌混凝土的用水量減小，因此而得名。在現代混凝土技術領域里，減水劑是改善混凝土流變性能的外加劑之一，已被當作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五組份。

常見的減水劑主要有木質素環酸鹽系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系和聚羧酸系等。20世紀30年代到60年代是普通減水劑的應用和發展時期，早期使用的減水劑主要為松香酸鈉、木質素磺酸鈉、硬脂酸鹽等有機化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解決混凝土路面的抗凍融等耐久性問題。但是，隨著施工要求的不斷提高，這些早期的減水劑的減水效果已經不能滿足現代工程建設的需要。

從1962年日本首先開發萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑和1964年西德開發三聚氰胺系高效減水劑以來，進入了高效減水劑的開發與應用時期，有利地推動了混凝土技術的發展，這兩個系列高效減水劑的突出特點是減水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低單位用水量或單位水泥用量，用于配制高強、超高強、高耐久性混凝土，但其致命缺點是坍落度損失大，制備過程中甲醛揮發對環境污染嚴重。而聚羧酸系高效減水劑摻混量低，但對混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潛力大，被認為是高效減水劑的換代產品。

國外聚羧酸系高效減水劑在混凝土制備中已經廣泛使用，產品類型主要以馬來酸酐系為主。以日本為例，產品合成方法主要為：第一步，在氮氣保護條件下，甲醇與環氧乙烷在一定的溫度和壓力下反應，再向反應容器內加入NaOH，升高溫度減壓脫水。隨后，向混合物中加入一定量的烯丙基氯，當混合物堿度降低至一個穩定值時，用HCl中和混合物，分離得到烯丙基醚。第二步：以甲苯作為溶劑，在氮氣保護下，以第一步反應得到的烯丙基醚與馬來酸酐進行聚合反應，蒸除甲苯溶劑，得到馬來酸酐系高性能混凝土減水劑。

國內近幾年也有聚羧酸系高效減水劑的相關報道。其使用原料一般由不飽和羧酸類(丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐)、聚氧鏈烯烴(聚氧乙烯、聚乙二醇等)、不飽和羧酸酯類、含有磺酸基團的不飽和單體等；其合成步驟一般分為兩步進行。如CN1316398A中報道的聚羧酸系引氣高效混凝土減水劑在對甲苯磺酸作催化劑、對苯二酚作阻聚劑、過氧化二苯甲酰作引發劑條件小與甲基丙烯酸發生聚合反應，待反應基本完成后除去溶劑得到引氣型高效減水劑。該方法得到的減水劑僅溶于堿液而難溶于水，給使用帶來很大不便。CN1800076A也公開了一種丙烯酸系多元共聚物類高效減水劑，其各原料所占份數為：丙烯酸或其衍生物100份、聚氧鏈烯烴150～450份、磺酸系衍生物10～80份、去離子水溶劑450～800份、催化劑0.5～6份、阻聚劑0.1～5份、異丙醇鏈轉移劑5～30份、引發劑0.5～5份，NaOH溶液的加入量為使產品的PH值達到6～8。但是，該專利所提供的方法反應過程難以控制，減水率和坍落度保留值也依然不是很理想。

此外，CN101955333A和CN102268121A中也都公開了一種聚羧酸系減水劑，但是其中所述方法反應溫度比較高，反應過程比較難以控制，需要真空或氮氣保護。

發明內容

本發明為了克服現有技術中的上述不足，提供了一種新型的減水劑及其制備方法，該減水劑環保、坍落度損失小、減水率高，并且制備工藝簡單，成本低廉。尤其是，本發明意外地發現，采用組成在本發明限定范圍內的原料制備得到的減水劑，其制備過程中使用種類較少的常規原料，無需采用高溫反應的條件，也無需氮氣保護或抽真空，就可以得到與現有技術中的減水劑相比，具有等同或者更優減水性能的減水劑，且反應產率比較高。

本發明首先提供一種含有磺酸基的聚酯型羧酸類減水劑，其制備原料包括：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉、引發劑、堿性中和劑、水。

優選地，上述含有磺酸基的聚酯型羧酸類減水劑，其由下述重量份的原料制備而得：烯丙醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙醇聚氧乙烯醚300-400、丙烯酸30-40、甲基丙烯磺酸鈉6-7.5、引發劑3.0-3.2、堿性中和劑5-25、水500-700。